一种HVAC总成的模式盘制造方法与流程

本发明涉及汽车配件制造领域，特别涉及一种HVAC总成的模式盘制造方法。

背景技术：

汽车的加热、通风和空调(HVAC)总成的工作模式包括吹面、吹面吹脚、吹脚、吹脚除霜和除霜五种模式，上述五种模式的工作及切换，需要设置2～3个或更多个风门，而这些风门则是通过模式调整机构的调节使其动作相互协调起来的。模式盘即为模式调整机构中的主要调节部件。

在现有技术中，模式盘的设计方式一般为参考样件进行逆向开发，具体的逆向开发过程为：选定作为标杆样件的模式盘，对其轮廓进行扫描以获得点云数据，在点云数据的基础上结合标杆样件进行三维数据的测绘。利用测绘得到的三维数据进行快速成型件(RP件)的制作，然后将快速成型件安装到HVAC总成上进行验证，再根据验证的工作情况一点一点地调整模式盘的轨迹(模式盘上需要设置凹槽轨道，以使模式调整机构的其他部件在模式盘上沿凹槽轨道移动，而该轨迹则指的是凹槽轨道延伸形成的痕迹)。多番调整尝试之后，当所测得的工作数据跟标杆车的模式盘工作数据差不多或符合设计目标时，且在模式切换的过程中不会发出噪声的情况下，将该版的三维数据予以冻结。最后以冻结版的三维数据进行模具的开发工作，直至工装样件在整车的HVAC总成中模式调节性能要求以及其他的性能要求均无问题，即宣告该模式盘的开发工作完成。

但是，上述模式盘制造方法中，轨迹的调整需要进行多次的尝试，而每次尝试则都需要制造出对应的快速成型件来进行测试，导致模式盘的研发周期长，且研发成本高，同时得到的模式盘的控制精度也不高。

因此，如何优化模式盘的制造方法，以缩短其研发周期并降低其研发成本，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种HVAC总成的模式盘制造方法，采用该制造方法能够准确的在模式盘上制造出轨迹槽，无需制造出多个快速成型件来进行测试，从而缩短了模式盘的研发周期并降低了研发成本。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种HVAC总成的模式盘制造方法，其包括以下步骤：

1)确定所述HVAC总成的模式调节过程中，所述HVAC总成的风门的位置和调节时间的关系，以及模式盘转动的角度和调节时间的关系；

2)根据所述风门的位置和调节时间的关系，以及所述模式盘转动的角度和调节时间的关系，在模式盘的盘面上设置风门运动的轨迹槽。

进一步的，上述HVAC总成的模式盘制造方法中，步骤2)具体包括以下步骤：

21)将所述模式盘旋转的角度所对应的扇形面积进行等分，得到多个等分扇形；

22)在所述风门的全开启位置、半开启位置和全关闭位置分别对应的等分扇形所在的部位，绘出相对应于所述模式盘的全开启轨迹线、半开启轨迹线和全关闭轨迹线；

23)根据所述风门的位置、所述模式盘转动的角度与所述调节时间的关系，将所述全开启轨迹线、所述半开启轨迹线和所述全关闭轨迹线连接，形成风门位置随时间变化的完整轨迹线；

24)在所述模式盘上根据所述完整轨迹线上开设轨迹槽。

进一步的，上述HVAC总成的模式盘制造方法中，所述模式盘在转动的过程中，带动所述HVAC总成的吹面风门、吹脚风门和除霜风门依次进行吹面、吹面吹脚、吹脚、吹脚除霜和除霜的模式切换。

进一步的，上述HVAC总成的模式盘制造方法中，在步骤2)之前，还包括绘图步骤，所述绘图步骤具体为：根据所述风门的位置与所述调节时间的关系，绘出所述风门的转动位置随时间变化的折线图；所述完整轨迹线根据所述折线图中折线绘出。

进一步的，上述HVAC总成的模式盘制造方法中，所述折线图包括：所述模式盘转动角度随时间变化的模式盘折线图，所述吹面风门转动角度随时间变化的吹面风门折线图，所述吹脚风门转动角度随之间变化的吹脚风门折线图，以及所述除霜风门转动角度随时间变化的除霜风门折线图。

进一步的，上述HVAC总成的模式盘制造方法中，所述吹面风门折线图根据所述吹面风门的位置随时间发生的以下变化进行绘制：

所述吹面风门处于全开启位置，此时所述HVAC总成处于吹面模式；

所述吹面风门由全开启位置匀速转动至半开启位置；

所述吹面风门停留在半开启位置，此时所述HVAC总成处于吹面吹脚模式；

所述吹面风门由半开启位置继续匀速转动至全关闭位置；

所述吹面风门停留在全关闭位置，此时所述HVAC总成处于吹脚模式。

进一步的，上述HVAC总成的模式盘制造方法中，所述吹脚风门折线图根据所述吹脚风门的位置随时间发生的以下变化进行绘制：

所述吹脚风门处于全关闭位置，此时所述HVAC总成处于吹面模式；

所述吹脚风门由全关闭位置匀速转动至半开启位置；

所述吹脚风门停留在半开启位置，此时所述HVAC总成处于吹面吹脚模式；

所述吹脚风门由半开启位置继续匀速转动至全开启位置；

所述吹脚风门停留在全开启位置，此时所述HVAC总成处于吹脚模式；

所述吹脚风门由全开启位置反向匀速转回至半开启位置；

所述吹脚风门停留在半开启位置，此时所述HVAC总成处于吹脚除霜模式；

所述吹脚风门由半开启位置继续反向匀速转回至全关闭位置；

所述吹脚风门停留在全关闭位置，此时所述HVAC总成处于除霜模式。

进一步的，上述HVAC总成的模式盘制造方法中，所述除霜风门折线图根据所述除霜风门的位置随时间发生的以下变化进行绘制：

所述除霜风门由全关闭位置匀速转动至半开启位置；

所述除霜风门停留在半开启位置，此时所述HVAC总成处于吹脚除霜模式；

所述除霜风门由半开启位置匀速转动至全开启位置；

所述除霜风门停留在全开启位置，此时所述HVAC总成处于除霜模式。

进一步的，上述HVAC总成的模式盘制造方法中，调节时间的时长为6秒～16秒。

本发明提供的HVAC总成的模式盘制造方法，其操作步骤是：首先在HVAC总成的模式调节过程中，确定HVAC总成的风门的位置和调节时间的关系；然后根据风门的位置和调节时间的关系，在模式盘的盘面上设置风门运动的轨迹槽。具体的操作过程为：设定好风门(风门为多个)的初始转动位置，然后令风门按照既定的模式调节顺序进行运动，运动的过程中进行计时，风门运动到最后一个模式时，停止计时。之后将各个风门的运动时长统一起来，再利用各风门在模式调节的过程中，记录各个风门在不同时间相对于初始转动位置的角度变化，然后得出转动过程中角度随时间变化的规律，即风门的位置和调节时间的关系。最后，根据风门的位置和调节时间的关系选取多个时间点，再根据模式盘随时间转动的规律，在模式盘的盘面与时间点对应的位置上，绘出多个运动变化节点，连接各个运动变化节点即在盘面上形成了风门运动变化的轨迹线，在轨迹线上加工轨迹槽就完成了对模式盘的制造。

本发明提供的HVAC总成的模式盘制造方法，通过风门转角变化与时间的对应关系，以及模式盘转动角度的变化与时间的对应关系，能够准确的在模式盘上绘出轨迹线，从而可以准确的加工出轨迹槽，无需制造出多个快速成型件来进行测试，从而缩短了模式盘的研发周期并降低了研发成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的HVAC总成的模式盘制造方法中，模式盘折线图和吹面风门折线图的对照示意图；

图2为模式盘折线图和吹脚风门折线图的对照示意图；

图3为模式盘折线图和除霜风门折线图的对照示意图；

图4为HVAC总成正面的结构示意图；

图5为HVAC总成反面的结构示意图；

图6至图8分别为在模式盘上绘制轨迹线的不同阶段的操作示意图；

图9为模式盘上设置有轨迹槽的HVAC总成的结构示意图；

图10为推拉行程驱动转换为旋转角度驱动的几何关系的示意图。

在图1-图10中：

1-模式盘，2-吹面风门，3-吹脚风门，4-除霜风门，5-壳体，6-曲柄，7-轨迹槽。

具体实施方式

本发明旨在提出一种HVAC总成的模式盘制造方法，采用该制造方法能够准确的在模式盘上加工出轨迹槽，无需制造出多个快速成型件来进行测试，从而缩短了模式盘的研发周期并降低了研发成本。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图10所示，本发明实施例提供的HVAC总成的模式盘制造方法，概括来说，分为三个步骤：第一步，在HVAC总成的模式调节过程中，确定HVAC总成的风门的位置以及模式盘转动的角度和调节时间的关系，即设定两者之间的变化规律；第二步，根据变化规律绘制出对应的折线图；第三步，在折线图中的折线上选取多个节点，然后将不同节点对应的角度变化值，绘于模式盘1上，绘制部位要依据连接风门的旋转轴的布置位置，和模式盘1在对应时间点转过的角度值。

而在制造模式盘1以前，首先需要确定制造过程中需要的参数，例如：电机带动模式盘1能够转动的最大工作转角，该转角需要大于模式盘1在带动风门转动时模式盘1转过的角度；连接风门的旋转轴在模式盘1上的预设 位置；在带动风门正常工作的前提下，模式盘1需要转过的角度；各个风门的初始位置，该位置对应的角度可以设为0°转角位置；各个风门从当前模式所在的位置，到完全进入下一个模式时所需要旋转的角度等。

在确定风门的位置和调节时间的关系的过程中，需要设计的模式盘1，其对应的HVAC总成上设有三个模式位置的风门：吹面风门2、吹脚风门3、除霜风门4。并且设定模式的调节顺序为汽车空调中通常的调节顺序，即“吹面”→“吹面吹脚”→“吹脚”→“吹脚除霜”→“除霜”。

在设置上述模式的前提下，给各个风门所需要转过的角度进行赋值(此赋值在设计中应根据实际情况来调整)。当风门实际转动的角度与所赋的数值一致时，说明该HVAC总成处于相应的工作模式下；如果风门实际转动的角度与赋值不对应，即风门不在赋值相对应的工作模式位置，而是风门处于转动角度正在随着时间变化的状态中，即说明该风门处于持续的转动过程中。也就是说，可以根据风门所处的角度和时间的关系，来判断风门在某一时刻是在工作模式还是在工作模式的切换过程中，并且还能根据其角度准确地判定其当前所处的工作模式是什么模式。除此之外，还需要确定各个风门的其他运动情况，例如在某一特定的时间点，各个风门是保持静止状态还是处于运动状态，若保持静止状态，则需确定保持静止的角度，若处于运动状态，则需确定所有的风门是同时运动还是各个风门的运动存在先后次序。

针对上述需要确定的运动情况，进行以下操作：假设模式盘1、吹面风门2、吹脚风门3、除霜风门4，在同一时刻开始按照既定的模式调节顺序进行运动计时，以进行模式的调节，到调节到最后一个模式时，又都同时在同一个时刻停止计时。由此，可以将各自运动的时长统一起来。再利用各风门在模式调节的过程中，其调节的角度和调节的时间点存在的角度的保持关系，分别得到模式盘1的角度-时间曲线、吹面风门2的角度-时间曲线、吹脚风门3的角度-时间曲线、除霜风门4的角度-时间曲线，即模式盘折线图、吹面风门折线图、吹脚风门折线图和除霜风门折线图，

为了便于理解，选取以下数据实例进行说明：

对模式盘1的驱动角度α、吹面风门2的转动角度β1、吹脚风门3的转动角度β2、除霜风门4的转动角度β3分别进行赋值，其中：α∈[0，100]，β1∈[0，50]，β2∈[0，50]，β3∈[0，50]。并规定各风门的初始位置的角 度为0°(风门处于全开启位置或全关闭位置)，半开启的位置为25°，转动的最大角度为50°(风门处于全关闭位置或全开启位置)。并规定模式的调节顺序为汽车空调中通常的调节顺序，即“吹面”→“吹面吹脚”→“吹脚”→“吹脚除霜”→“除霜”。由此可得到风门所在的位置与初始位置的夹角和模式的对应关系，见下表：

上表中，角度表示的夹角值，不区分其是顺时针还是逆时针旋转而得到；并且所有的数值均可根据实际需要设计的情况直接改动即可使用，能够快速建立角度和模式的对应关系。

通过前述可知，由风门实际位置与初始位置的夹角，可以确定空调的模式情况。在整个模式调节的过程中，全过程的调节时间t赋值为100s，并将t分为时长相等的20个时间段，依次为t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10、t11、t12、t13、t14、t15、t16、t17、t18、t19和t20。为消除生产的零部件因 制作或组装存在的误差导致驱动角度存在误差的实际情况，将初始位置和末位位置各风门保持不动的时间t1和t20均设定为5s，中间位置各风门保持不动的时间t5+t6、t10+t11、t15+t16的取值均设定为10s，这样能够避免模式盘1在往复的运动中，因角度的误差，角度旋转未到位或已经越过既定角度才定下来，从而导致由其驱动的风门未调节到位的情况出现。

在上述等分时间段中，在t1至t11的时间段内，除霜风门4始终处于全关闭位置，在t12至t20的时间段内吹面风门2始终处于全关闭位置，在t1至t20的时间段内，模式盘1始终保持匀速转动。

利用已经确定好的风门在初始位置保持的时间，和转动到下一个模式所需要的时间以及在该模式下保持的时间，对模式盘1、吹面风门2、吹脚风门3、和除霜风门4分别建立一个“时间-角度”的折线图。为便于对比上述四个角度-时间曲线的对应关系，现将三个风门角度-时间的折线图放在一起，共分成三组关系曲线组去分别展示，请参见图1-图3。在图1中，上半部分的折线图为模式盘折线图，下半部分的折线图为吹面风门折线图；在图2中，上半部分的折线图为模式盘折线图，下半部分的折线图为吹脚风门折线图；在图3中，上半部分的折线图为模式盘折线图，下半部分的折线图为除霜风门折线图。

在模式盘1、吹面风门2、吹脚风门3、和除霜风门4的折线图(即图1-图3)中，各部分折线表示的运动方式为：令吹面风门2的起始状态为全开启状态，在初始的t1时间段内，吹面风门2处于全开启位置，此时HVAC总成处于吹面模式(为了便于在图中标示，折线图中以M指代吹面模式)；在t2至t4的时间段内，吹面风门2由全开启位置匀速转动至半开启位置，吹脚风门3由关闭位置匀速转动至半开启位置；在t5和t6的时间段内，吹面风门2停留在半开启位置，吹脚风门3停留在半开启位置，此时HVAC总成处于吹面吹脚模式(为了便于在图中标示，折线图中以MJ指代吹面吹脚模式)；在t7至t9的时间段内，吹面风门2由半开启位置继续匀速转动至全关闭位置，吹脚风门3由半开启位置继续匀速转动至全开启位置；在t10和t11的时间段内，吹面风门2停留在全关闭位置，吹脚风门3停留在全开启位置，此时HVAC总成处于吹脚模式(为了便于在图中标示，折线图中以J指代吹脚模式)；在t12至t14的时间段内，吹脚风门3由全开启位置反向匀速转回至半开启位置， 除霜风门4由全关闭位置匀速转动至半开启位置；在t15和t16的时间段内，吹脚风门3停留在半开启位置，除霜风门4停留在半开启位置，此时HVAC总成处于吹脚除霜模式(为了便于在图中标示，折线图中以JS指代吹脚除霜模式)；在t17至t19的时间段内，吹脚风门3由半开启位置继续反向匀速转回至全关闭位置，除霜风门4由半开启位置匀速转动至全开启位置；在t20时间段内，吹脚风门3停留在全关闭位置，除霜风门4停留在全开启位置，此时HVAC总成处于除霜模式(为了便于在图中标示，折线图中以S指代除霜模式)。

具体的，本实施例提供的HVAC总成的模式盘制造方法，调节时间的时长t可以为6秒～16秒，优选为6秒、11秒或16秒；模式盘1转动的角度优选为100°；吹面风门2、吹脚风门3和除霜风门4由全开启位置转动至全关闭位置的角度变化值优选为50°，由全开启位置转动至半开启位置，或由全关闭位置转动至半开启位置的角度变化值优选为25°。

在模式盘1上绘制轨迹线的过程中，绘制轨迹线的工作可手工绘制，也可借助主流的设计工具(如CATIA等)来完成，具体的操作为：首先，将模式盘1的驱动旋转角度所对应的扇形面积进行等分，可均分成例如20等分、100等分……任意适合的等分均可以，得到多个等分扇形。其次，在模式盘1不同的对应等分扇形上，分别标出不同风门在保持不动和在运动过程中的角度值，角度误差值不能超过±2°，以免将风门在初始(或末位)状态所用于消除驱动误差的预留值蚕食干净。再综合不同风门在初始模式位置(全开启位置或全关闭位置)、中间模式位置(半开启位置)、末位模式位置(全关闭位置或全开启位置)所对应的角度-时间关系，其曲柄6或连杆上的选取点在模式盘1上的位置变化情况，对风门角度保持不变和风门处于运动状态所对应的轨迹线分别进行绘制，即分别绘制吹面风门2的全开启轨迹线(处于吹面模式时的轨迹线M-X)、半开启轨迹线(处于吹面吹脚模式时的轨迹线MJ-X)和全关闭轨迹线(处于吹脚模式时的轨迹线J-X)，如图6所示。最后，将已绘制出的各段轨迹线进行连接，如图7所示，就可得到吹面风门2的完整轨迹线X。

同样为了便于理解，选取以下结构实例对轨迹线在模式盘1上的绘制过程进行说明：

本实例选取的HVAC总成由三个模式风门(吹面风门2、吹脚风门3和除霜风门4)、一个模式盘1、一个壳体5和若干个曲柄6、连杆组成，如图4和图5所示。

在绘制轨迹线时，可以先从吹面风门2的曲柄6所在位置开始绘制，即先绘制出模式盘1上用于控制吹面风门2运动的轨迹线。操作过程为：首先，将模式盘1的驱动旋转角度(该角度可以为80°～120°中的任一角度值，优选为100°)均分，将吹面风门2在t1、t5+t6、t10+t11+12……+t19+t20的时间段内位置保持不变的轨迹线M-X、MJ-X和J-X绘制出，见图6。其次，再将模式切换之时吹面风门2的角度变化的轨迹线绘出，再将其与位置不变对应的轨迹线进行连接，得出完整的控制吹面风门2运动的轨迹线。见图7。再次，利用同样的方法，绘制剩下的吹脚风门3在模式盘1上的完整轨迹线Y，除霜风门4在模式盘1上的完整轨迹线Z，得出三个风门的全部轨迹线，见图8。最后，在模式盘1上的完整轨迹线全部绘制出来之后，依据模式盘1强度的要求，对其进行结构特征上的完善(例如在轨迹线上加工轨迹槽7)即可完成模式盘1的设计，见图9。在实际设计时，应在模式盘1上增加必要的加强筋特征，以使其在能够满足强度要求的情况下，结构尽量轻量化。

在模式的切换过程中，有时会因风门之间切换速度的不协调而在HVAC总成内部产生强烈的气流扰动，由此产生噪声。本实施例提供的HVAC总成的模式盘制造方法，在制造模式盘1时，利用角度-时间的法则曲线来匹配各个风门在模式切换之时，对各风门的切换速度、次序进行精确的控制，以消除因HVAC总成出风口气流的急剧变化而引起的噪声。

采用上述方法制造的模式盘1，不仅适用于单模式盘的HVAC总成，同样适用于比较高级的双模式盘、多模式盘的HVAC总成。

另外，HVAC总成的模式调整机构的驱动方式，除了上述由电机提供的旋转角度驱动的方式以外，还可以通过拉索提供推拉行程驱动(即推拉长度驱动)的方式来驱动模式调整机构。但不管是何种驱动，通过其传动机构内部相应的几何关系的换算均可转换为旋转角度的驱动方式。具体的，将推拉行程驱动的长度L换算为旋转角度驱动的角度α。，其换算方法为：将推拉长度L作为相应的驱动圆盘的驱动支点a因旋转所扫略而过的圆弧，而该圆弧所在的圆为以旋转轴为原点，旋转轴到驱动支点a的距离为圆的半径R的 一个圆，该圆弧所对应的弦长即为行程驱动的长度L。弦长L、初始位置b的半径R和末位位置c的半径R这三段线段可构成一个等腰三角形，如图10所示。据此换算思路，得出驱动长度(即弦长)L、角度α。和半径R有以下的换算公式：

α。＝2×arcsin(L/2R)

换算完成后，即可采用上述HVAC总成的模式盘制造方法制造出符合设计要求的模式盘。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间其余的相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。